(57)【要約】【課題】ＬＥＤをバックライト光源に用いる液晶表示装置において、部分発光駆動などに対応したＬＥＤの発光／非発光の切り換えが高速応答で行われるようにする。【解決手段】リニア電源から電源オン／オフスイッチ２０２を介してLED直列回路１３０のアノード端子側に対して直流電源電圧Ｖｃｃがされるように接続する。また、オペアンプ１１０を備える定電流回路２２０を、カソード端子側に備える。定電流回路２２０は、オペアンプ１１０の反転入力端子に接続される回路切換スイッチ２２２により、オペアンプ１１０を、直流電源電圧Ｖｃｃがオンのときには差動増幅回路として動作させて定電流制御を行わせ、オフのときには、ボルテージフォロワとして動作させて、基準電圧Vrefと同じ電圧値を出力させる。これにより、直流電源電圧Ｖｃｃがオフからオンになったタイミングにおいて、定常値の電流量に収束するまでの時間が大幅に短縮されることになる。【選択図】図７
2007324416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の発光ダイオード素子を所定の接続態様により接続して形成される発光ダイオード素子回路部と、
上記発光ダイオード素子回路部の上記発光ダイオード素子を発光駆動するための直流電源電圧を生成して、上記発光ダイオード素子回路部に対して印加する電源部と、
上記発光ダイオード素子回路部に対する上記直流電源電圧の印加をオン／オフするようにして設けられる電源印加オン／オフ手段と、
上記直流電源電圧の印加がオンとされる状態に対応しては、上記発光ダイオード素子回路部に流れる駆動電流の量に応じて検出される電圧検出値と所定の基準電圧値との差分に応じた増幅出力電圧により、上記駆動電流の量を可変制御する定電流動作を実行し、上記直流電源電圧の印加がオフとされる状態に対応しては、上記増幅出力電圧が上記基準電圧値に対して所定以内となる差を有する所定値で維持されるようにする電圧値維持動作を実行するようにして、動作の切り換えが行われるようにされる電流制御回路部と、
を備えることを特徴とする発光ダイオード素子の駆動装置。
【請求項２】
上記電流制御回路部は、
上記発光ダイオード素子回路部に流れる電流を検出するようにして設けられる電流検出抵抗と、
非反転入力端子に上記基準電圧値が入力される演算増幅器と、
制御入力端子に対して上記演算増幅器の増幅出力電圧が印加され、上記発光ダイオード素子回路部に流れる電流量を可変するようにして挿入される増幅素子と、
上記直流電源電圧の印加がオンとされる状態に対応しては、上記電流検出抵抗の両端電圧を上記電圧検出値として、上記演算増幅器の反転入力端子に入力させ、上記直流電源電圧の印加がオフとされる状態に対応しては、上記反転入力端子を、上記演算増幅器の出力端子と接続させるようにして切り換えを行うようにされる経路切り換え手段と、
を備えて形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード素子の駆動装置。
【請求項３】
上記電源部は、
上記発光ダイオード素子回路部に対する上記直流電源電圧の印加がオフとされている状態からオンとなる状態に切り換えられたときに、上記オフとされている状態に対応して発生する上記直流電源電圧から、上記オンとされている状態に対応して得られるべき上記直流電源電圧に移行するまでの応答時間が一定以内となるようにして、上記直流電源電圧を生成する構成が採られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード素子の駆動装置。
【請求項４】
光源となる１以上の発光ダイオード素子を所定の接続態様により接続して形成される発光ダイオード素子回路部と、
上記発光ダイオード素子回路部の上記発光ダイオード素子を発光駆動するための直流電源電圧を生成して、上記発光ダイオード素子回路部に対して印加する電源部と、
上記発光ダイオード素子回路部に対する上記直流電源電圧の印加をオン／オフするようにして設けられる電源印加オン／オフ手段と、
上記直流電源電圧の印加がオンとされる状態に対応しては、上記発光ダイオード素子回路部に流れる駆動電流の量に応じて検出される電圧検出値と所定の基準電圧値との差分に応じた増幅出力電圧により、上記駆動電流の量を可変制御する定電流動作を実行し、上記直流電源電圧の印加がオフとされる状態に対応しては、上記増幅出力電圧が上記基準電圧値に対して所定以内となる差を有する所定値で維持されるようにする電圧値維持動作を実行するようにして、動作の切り換えが行われるようにされる電流制御回路部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
光源装置と、この光源装置から発せられる光を利用して画像表示を行うようにされた画像表示パネルとを備え、
上記光源装置は、
光源となる１以上の発光ダイオード素子を所定の接続態様により接続して形成される発光ダイオード素子回路部と、
上記発光ダイオード素子回路部の上記発光ダイオード素子を発光駆動するための直流電源電圧を生成して、上記発光ダイオード素子回路部に対して印加する電源部と、
上記発光ダイオード素子回路部に対する上記直流電源電圧の印加をオン／オフするようにして設けられる電源印加オン／オフ手段と、
上記直流電源電圧の印加がオンとされる状態に対応しては、上記発光ダイオード素子回路部に流れる駆動電流の量に応じて検出される電圧検出値と所定の基準電圧値との差分に応じた増幅出力電圧により、上記駆動電流の量を可変制御する定電流動作を実行し、上記直流電源電圧の印加がオフとされる状態に対応しては、上記増幅出力電圧が上記基準電圧値に対して所定以内となる差を有する所定値で維持されるようにする電圧値維持動作を実行するようにして、動作の切り換えが行われるようにされる電流制御回路部と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
上記光源装置は、複数の上記発光ダイオード素子を画像表示パネルに対応して二次元的に配列させたうえで、これらの配列された発光ダイオード素子における所定の発光ダイオード素子を含む複数のユニット部からなるものとされ、
上記ユニット部の各々は、１以上の上記発光ダイオード素子回路部と、上記電源部と、電源印加オン／オフ手段と、上記電流制御回路部とを備えて成るとともに、
上記ユニット部ごとに独立して、電源印加オン／オフ手段に対するオン／オフ制御と、上記電流制御回路部の動作切り換え制御とを実行する制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード素子を駆動する駆動装置と、このような発光ダイオード素子の駆動回路を備えて成る光源装置と、このような光源装置を備える表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、液晶パネルを採用した液晶表示装置が広く普及している。周知のようにして、液晶パネルは自発光ではなく、いわゆるバックライトといわれる光源装置から発せられる白色光を、ビデオ信号に基づいて変調することで画像表示を行う。
【０００３】
液晶表示装置の光源としては冷陰極管が広く採用されている状況にあるが、近年においては、発光ダイオード素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode、以降、「発光ダイオード」という）の発光効率が向上してきたことなどを背景として、発光ダイオードを光源として採用するものも知られるようになってきている。ちなみに、発光ダイオードと冷陰極管とを比較した場合、発光ダイオードは、材料として水銀を使用しないので環境に良い、より低圧で駆動することが可能、温度特性、応答特性などが良好、長寿命である、などの利点を有しており、今後、広く普及していくことが予想されている。
【０００４】
上記のようにして、液晶表示装置の光源として発光ダイオードを採用した光源装置（照明装置）に関する発明が、例えば特許文献１などに記載されている。例えば特許文献１（図１０参照）には、発光ダイオードを発光駆動するための構成として、複数の発光ダイオードを直列接続した直列接続回路（ＬＥＤ列）に対して電源部（ＤＣ−ＤＣコンバータ）から定電流を流すようにするとともに、発光ダイオードの直列接続回路に対してさらに直列に、ＦＥＴによるスイッチ素子を接続し、ＬＥＤの調光制御のために、このスイッチ素子をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号によりオン／オフ駆動する構成が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１０１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにして、光源としての発光ダイオードを駆動するのにあたっては、或る程度の基本的な技術構成が一般化してきた状況にはなってきている。しかしながら、例えば、実際の液晶パネルにおける画像表示のための駆動方式や各種仕様などをはじめとする何らかの条件を考慮した場合には、例えば、発光ダイオードを発光駆動する構成に関して、性能や信頼性を向上すべき余地は充分に残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は上記した課題を考慮して、発光ダイオード素子の駆動装置として次のように構成する。
つまり、１以上の発光ダイオード素子を所定の接続態様により接続して形成される発光ダイオード素子回路部と、この発光ダイオード素子回路部の上記発光ダイオード素子を発光駆動するための直流電源電圧を生成して、発光ダイオード素子回路部に対して印加する電源部と、発光ダイオード素子回路部に対する直流電源電圧の印加をオン／オフするようにして設けられる電源印加オン／オフ手段と、直流電源電圧の印加がオンとされる状態に対応しては、発光ダイオード素子回路部に流れる駆動電流の量に応じて検出される電圧検出値と所定の基準電圧値との差分に応じた増幅出力電圧により、駆動電流の量を可変制御する定電流動作を実行し、直流電源電圧の印加がオフとされる状態に対応しては、増幅出力電圧が基準電圧値に対して所定以内となる差を有する所定値で維持されるようにする電圧値維持動作を実行するようにして、動作の切り換えが行われるようにされる電流制御回路部とを備えて構成することとした。
【０００８】
上記構成では、電源部にて生成した直流電源電圧を発光ダイオード素子回路部に印加することで、発光ダイオード素子回路部を形成する発光ダイオード素子を発光させるようにされるとともに、その直流電源電圧の発光ダイオード素子回路部への印加は、電源印加オン／オフ手段によってオン／オフされるようになっている。このようにして、直流電源電圧がオン／オフ制御されることで、先ずは、発光ダイオード素子回路部を形成する発光ダイオード素子の発光／非発光をコントロールすることが可能になる。また、本願では、直流電源電圧がオンの状態に応じては、電流制御回路部により、直流電源電圧から発光ダイオード素子回路部に流れる駆動電流量が一定となるように制御する定電流動作を行うようにされており、これによって、発光ダイオード素子回路部を形成する発光ダイオード素子は、定常的に一定輝度で発光させることが可能になる。本願の場合、電流制御回路部における定電流動作のための構成は、駆動電流量に応じて変化するようにして得られる電圧値(検出電圧値)を検出するようにして、この検出電圧値と、基準電圧値との差分に応じた増幅出力電圧により駆動電流量を可変制御するようにされる。
そして、本願発明では、このような構成において、上記電流制御回路部について、直流電源電圧がオフの状態に応じては、増幅出力電圧が、例えば検出電圧値にかかわらず所定値で維持される電圧維持動作となるように切り換えが行われる。例えば、電流制御回路部について、直流電源電圧がオフの状態のときにも定電流動作となるようにしていると、検出電圧値がほぼ０となることで、増幅出力電圧値は例えば可変範囲の最大にまで到達する状態となり得る。このような状態は、例えば、直流電源電圧がオン状態に切り換わったときに増幅出力電圧が通常値に収束するまでの応答速度の低下などをはじめとして、不都合を生じる場合がある。これに対して、上記電圧維持動作により増幅出力電圧が所定値により維持されることで、可変範囲の最大となることが回避されれば、上記しているような不都合も回避されることになる。
【発明の効果】
【０００９】
このようにして本発明は、直流電源電圧のオン／オフにより発光ダイオード素子の発光／非発光をコントロール可能に構成した場合において、直流電源電圧がオフの状態のときに増幅出力電圧が可変範囲の最大とならないようにされるものであり、これにより生じる不都合が解消されるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）を、アクティブマトリクス方式により画像表示が行われるように構成される液晶表示装置に適用した場合を例にして説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の液晶表示装置の全体的な構成例を示したブロック図である。
この場合、表示画像の元となる画像信号（映像信号）は、例えばデジタル信号の形式により、入力端子１１から画像処理部１２に対して入力される。画像処理部１２では、入力された画像信号について、例えば実際の表示パネル（液晶パネル部）に対する表示に適合した信号フォーマットへの変換処理、また、表示パネルの水平／垂直画素数に適応させた解像度変換処理などをはじめ、各種画質調整などのための信号処理を実行する。また、このようにして処理された信号に基づいて、垂直走査ドライバ１３とデータドライバ１４が表示駆動のために利用する入力信号を生成する。画像処理部１２から垂直走査ドライバ１３への入力信号としては、例えばフレーム周期に応じて水平ライン（ゲート線）を垂直方向に走査するタイミングを指示するタイミング信号とされる。また、データドライバ１４に対する入力信号としては、ゲート線の走査タイミングに応じた１水平ライン分の画素（データ線）に対して印加すべきデータとなる。
【００１２】
表示パネル１７は、液晶パネル部１５と、この背面に対して設けられるバックライト部１６とから成る。
液晶パネル部１５は、周知のようにして液晶層をガラスなどに封入していると共に、例えば半導体基板などにより所定解像度に応じた画素セル（画素セル駆動回路）がマトリクス状に配置されて形成される。つまり、この場合の液晶パネル部１５はアクティブマトリクス方式に対応した構造とされている。
バックライト部１６は、この場合には、光源としての所定数の発光ダイオードを所定の配置パターンにより配置して構成される。発光ダイオードが点灯して得られる白色光を、例えば拡散などさせたうえで、液晶パネル部１５の背面側から前面側に向けて照射するようにされる。なお、発光ダイオードにより白色光を得るのにあたっては、例えば白色発光ダイオードを用いることが考えられる。あるいは、例えばＲＧＢの３原色、若しくは３原色以上に対応する色の発光ダイオードを発光させ、その合成光により白色光を得るようにした技術も知られており、このような技術を採用することもできる。
【００１３】
また、上記バックライト部１６に備えられる発光ダイオードは、例えばバックライト駆動部１９が出力する直流電源電圧Ｖｃｃが印加されることで発光駆動されるようになっている。
ここで、上記バックライト部１６の発光ダイオードを発光させるための上記直流電源電圧Ｖｃｃは、バックライト駆動部１９が備えることとしている、バックライト駆動用電源２０にて生成されるものとされる。バックライト駆動部１９では、このようにして生成される直流電源電圧Ｖｃｃを、バックライト部１６の発光ダイオードに印加するようにされると共に、例えば、直流電源電圧Ｖｃｃの印加に応じて発光ダイオードに流れる電流量を一定となるように制御する定電流回路なども備えるようにされる。そのうえでさらに、本実施の形態のバックライト駆動部１９としては、制御部１８の制御に応じて、発光ダイオードに対する直流電源電圧Ｖｃｃの印加をオン／オフ（出力／停止）するようにもされている。
【００１４】
また、この図においては、ロジック用電源２１も示されている。
ロジック用電源２１は、主としては、制御部１８を形成するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのロジック回路などといわれる回路部位に対して供給すべき所定値の電源電圧を生成する部位とされる。本実施の形態では、ロジック用電源２１により生成された電源電圧は、バックライト駆動部１９に対しても供給されるようになっている。バックライト駆動部１９では、ロジック用電源２１からの電源電圧を、例えば後述するようにして、定電流制御回路系における基準電圧のためなどに利用する。
【００１５】
液晶パネル部１５における画素セルは、垂直走査ドライバ１３から引き出されるゲート線Ｇ１〜Ｇｍと、データドライバ１４から引き出されるデータ線Ｄ１〜Ｄｎとの交点に対応する位置に在るものとされる。そして、これら垂直走査ドライバ１３及びソースドライバ１４が、例えばこれまでにも知られているような所定のタイミングで、ゲート線、データ線を駆動することで、画素セルに対応する液晶層の偏光方向が変化して、液晶パネル部１５の背面から前面に透過しようとする光の変調が行われる。この結果、液晶パネル部１５の画面上で画像が表示される。
【００１６】
制御部１８は、液晶表示装置における各種制御を実行する部位とされ、例えば上記もしているように、ＣＰＵ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータなどとして構成される。この場合、制御部１８は、画像信号処理部１２に対する制御、及びバックライト駆動部１９に対する制御を実行するものとされている。ここでは、制御部１８がバックライト駆動部１９を制御するための信号として制御信号cnt1、cnt2が示されているが、これらの信号によりどのような制御が行われるのかについては後述する。
【００１７】
次に、本実施の形態のバックライト部１６の構造と、これらの発光ダイオードを発光駆動するためのバックライト駆動部１９としての構成例について説明していくこととする。
まず、本実施の形態としては、赤(R)、緑(G)、青(B)の各原色を発光する発光ダイオードを使用するものとする。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の発光ダイオードを発光させて得た光を加法合成により光学的な混色を行って白色光を得ようとするものである。
【００１８】
上記のようにして、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に対応する発光ダイオードを使用する場合における、バックライト部１６の基本構造例を、図２に示す。
先ず、バックライト部１６を形成するユニットの最小単位として、図２（ａ）に示すようにして、発光ダイオード（ＬＥＤ）セル１００を設ける。ＬＥＤセル１００は、所定色の発光ダイオードを所定数用意して、これらの発光ダイオードを基板などの所定位置に配置し、さらに、配置した発光ダイオードについて所定パターンによる電気的接続を行って形成される。図２（ａ）の場合には、Ｒ（赤）に対応する赤色発光ダイオードＤL-R、Ｇ（緑）に対応する緑色発光ダイオードＤL-G、及びＢ（青）に対応する青色発光ダイオードＤL-Bをそれぞれ２つずつ、合計で６つ用意している。そして、これらの発光ダイオードを、図に示すようにして、左側から右側にかけて、青−緑−赤−青−緑−赤の順に対応させて配置することとしている。そのうえで、各色ごとの発光ダイオードを、同じ極性により直列に接続する。
【００１９】
このようにして形成されるＬＥＤセル１００は、同じ図２（ａ）に示すようにして、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色ごとの発光ダイオードの直列接続のアノード側とカソード側の何れについても、他の同型のＬＥＤセル１００と接続することができる。このようにして、ＬＥＤセル１００を連結するようにして接続していくことで、接続される発光ダイオードセル数に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色ごとに対応する発光ダイオードの直列接続数が増加していくことになる。
【００２０】
そこで、所要数のＬＥＤセル１００を接続したものを１つのユニットとして形成する。この具体例として、図２（ｂ）には、３つのＬＥＤセル１００を連結するようにして接続して、１ユニットを形成している。ここでは、このユニットをＬＥＤセルユニット１０１ということにする。１つのＬＥＤセル１００が備える発光ダイオードの色としては、Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ２つずつとなるので、ＬＥＤセル１００における発光源としての色数を、(2R,2G,2B)として表現することとする。図１８（ｂ）の例では、ＬＥＤセルユニット１０１が３つのＬＥＤセル１００から成るので、3(2G,2R,2B)＝(6G,6R,6B)として表すことができる。
【００２１】
そして、上記のようにして形成したＬＥＤセルユニット１０１単位で、平面的に配置することで、例えばバックライトとしての機能を持つパネルを構成するようにされる。上記図２（ｂ）に示したＬＥＤセルユニット１０１により形成したバックライトパネル１１０の例を図３に示す。
図３においては、行ｇ１〜ｇ６と列ｍ１〜ｍ４による６行×４列のマトリクスによりＬＥＤセルユニット１０１を配置してバックライトパネル１１０を形成している。
このバックライトパネル１１０においては、赤色発光ダイオードＤL-Rは、６×６×４＝１４４個を備えることになる。同様にして、緑色発光ダイオードＤL-Gと青色発光ダイオードＤL-Bも、それぞれ１４４個を備え、合計４３２個（＝１４４×３）の発光ダイオードを備えることになる。
本実施の形態としては、例えばこのようにして形成されるバックライトパネル１１０が、バックライト部１６において備えられることになる。
【００２２】
なお、上記図２及び図３により説明したバックライト部１６（ＬＥＤセル１１０、ＬＥＤセルユニット１０１、バックライトパネル１１０）としての構成はあくまでも一例であり、ＬＥＤセル１１０に備えられるＲ，Ｇ，Ｂごとの発光ダイオード数や発光ダイオードの配置態様、ＬＥＤセルユニット１０１を形成するＬＥＤセル１１０の数や、ＬＥＤセル１１０の連結態様、また、バックライトパネル１１０を形成するＬＥＤセルユニット１０１の数や配置態様などは適宜変更されてかまわないものである。
【００２３】
次に、上記図２及び図３に示した構造によるバックライト部１６（バックライトパネル１１０）の発光ダイオードを駆動するための電源部の接続態様例を、図４に示す。
図４には、図３に示したバックライトパネル１１０が示されている。そして、このバックライトパネル１１０の発光ダイオードを駆動するのにあたっては、例えば、図のバックライトユニット３００として示すようにして、上下左右に２つずつ隣接する計４つのＬＥＤセルユニット１０１ごとに分割する。この場合のバックライトパネル１１０においては、行ｇ１〜ｇ６と列ｍ１〜ｍ４による２４のＬＥＤセルユニット１０１が配置されているので、バックライトユニット３００は、３行２列による６つのバックライトユニット３００に分割されることになる。
そして、このようにして分割されたバックライトユニット３００ごとに、バックライトユニット用電源部２０ａを割り当てるように設けることとしている。各バックライトユニット３００においては、このバックライトユニット用電源部２０ａから出力される直流電源電圧Ｖｃｃにより、自身が有する発光ダイオードが発光駆動されることになる。
なお、図１に示したバックライト駆動用電源２０は、バックライトユニット３００ごとに対応する複数のバックライトユニット用電源部２０ａを備えて成る部位とされる。そして、この場合のバックライトユニット用電源部２０ａは、それぞれが商用交流電源ＡＣを入力して直流電源電圧Ｖｃｃを生成して出力するようにされている。
【００２４】
なお、１つのバックライトユニット３００を形成するＬＥＤセルユニット１０１の配置態様は、上記図４に示したものには限定されないものであり、例えば実際における各種の条件などに応じて適宜変更されて良い。他の配置態様として、例えば、１行分のＬＥＤセルユニット１０１、あるいは１列分のＬＥＤセルユニット１０１ごとによって、バックライトユニット３００を形成することもできる。
【００２５】
図５は、上記図４に示した１つのバックライトユニット３００における、ＬＥＤセルユニット１０１内の発光ダイオード駆動のための回路態様例を示している。また、この図では、バックライトユニット用電源部２０ａの内部構造例を示している。
バックライトユニット用電源部２０ａは、電源回路部２０１により商用交流電源ＡＣを入力して、所定値の直流電圧を生成する。このための構成として、この場合の電源回路部２０１は、トランス２１１及び平滑回路２１２を備えるものとしている。商用交流電源ＡＣは、トランス２１１の一次側に入力される。トランス２１１では、一次側と二次側の巻線比に応じた電圧値の交流電圧を二次側に出力する。そして、この交流電圧を、例えば整流素子と平滑コンデンサなどから成る所定形式の平滑回路により、直流電圧に変換する。このようにして得られた直流電圧が直流電源電圧Ｖｃｃとして、発光ダイオード側に印加される。ただし、但し、本実施の形態においては、この直流電源電圧Ｖｃｃは、電源オン／オフスイッチ２０２を介して印加されるようになっている。
【００２６】
電源オン／オフスイッチ２０２は、制御部１８が出力する制御信号cnt1によりオン／オフの切り換えが行われる。電源オン／オフスイッチ２０２がオン状態のときには、直流電源電圧Ｖｃｃが、次に説明するLED直列回路１３０に対して印加される状態となり、オフ状態のときには、印加されない状態となる。なお、電源オン／オフスイッチ２０２を切り換えることの必要性、また、切り換え制御の態様などについては後述する。また、電源オン／オフスイッチ２０２には、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのトランジスタ素子が選定される。
【００２７】
そして、上記のようにして、電源オン／オフスイッチ２０２を介して出力される直流電源電圧Ｖｃｃは、下記のような接続態様によって、バックライトユニット３００における発光ダイオードに対して印加されるようになっている。
先ず、この図では、バックライトユニット３００を形成する、２行２列による４つのＬＥＤセルユニット１０１について、上行左列、上行右列、下行左列、下行右列に位置するものごとに、ＬＥＤセルユニット１０１−１１、１０１−１２、１０１−２１、１０１−２２と示している。例えば、図５のバックライトユニット３００が、図４における行ｇ１、ｇ２、列ｍ１、ｍ２の行列のＬＥＤセルユニット１０１からなるものであるとすると、ＬＥＤセルユニット１０１−１１、１０１−１２、１０１−２１、１０１−２２は、それぞれ、（ｇ１、ｍ１）（ｇ１、ｍ２）（ｇ２、ｍ１）（ｇ２、ｍ２）に位置するＬＥＤセルユニットが対応することになる。
【００２８】
そのうえで、この場合には、同じ上行にあるＬＥＤセルユニット１０１−１１、１０１−１２の間で、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の発光ダイオード（ＤL-R、ＤL-G、ＤL-B）ごとに直列接続回路を形成するようにされる。つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに対応する３つのLED直列回路（発光ダイオード素子回路部）１３０を形成するようにされる。同様にして、下行にあるＬＥＤセルユニット１０１−２１、１０１−２２の間でも、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに対応する３つのLED直列回路１３０を形成する。従って、この場合には、１つのバックライトユニット３００につき、６つのLED直列回路１３０が形成されることになる。
そして、バックライトユニット用電源部２０ａから出力される直流電源電圧Ｖｃｃに対して、これら６つのLED直列回路１３０のアノード側の端部が接続されるようにする。つまり、１つの直流電源電圧Ｖｃｃが、６つのLED直列回路１３０に対して並列に印加されるようにする。
また、さらに、６つのLED直列回路１３０ごと対しては、定電流回路２２０を設けることとしている。
【００２９】
続いて、上記図５の構成から、１つのLED直列回路１３０に対応して関連する構成部位を抜き出した構成部位を、図６に示す。また、この図６では、図５に示した定電流回路２２０として、順当であると考えられる内部構成例を、定電流回路２２０−１として示している。
先ず、バックライトユニット用電源部２０ａから出力される直流電源電圧Ｖｃｃのラインは、LED直列回路１３０のアノード側の端部に対して接続されることになる。なお、ここでは図示していないが、この直流電源電圧Ｖｃｃのラインは、他の残る５つのLED直列回路１３０のアノード側の端部に対しても分岐して接続されているものである。
そして、LED直列回路１３０のカソード側の端部と、グランド間に対して、定電流回路２２０−１が設けられる。
【００３０】
この図において示される定電流回路２２０−１の構成としては、ＮＰＮ型のトランジスタＱ21（増幅素子）のコレクタがLED直列回路１３０のカソード側の端部と接続され、エミッタは、駆動電流検出抵抗Ｒ1を介してグランドに接続される。また、トランジスタＱ21のベースは、オペアンプ（演算増幅器）２２１の出力端子と接続される。オペアンプ２２１の非反転入力端子には、基準電圧Vrefが入力される。この基準電圧Vrefは、図１に示したロジック用電源２１から出力される直流電源電圧を利用して生成される。また、オペアンプ２２１の反転入力端子は、トランジスタＱ21のエミッタと、駆動電流検出抵抗Ｒ1の接続点に対して接続されている。なお、オペアンプ２２１の電源も、ロジック用電源２１から出力される直流電源電圧をしている。
【００３１】
上記構成により、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードＤLを発光駆動する動作について、定電流回路２２０−１の動作とともに説明する。
バックライトユニット用電源部２０ａ内の電源オン／オフスイッチ２０２がオン状態とされて、直流電源電圧ＶｃｃがLED直列回路１３０に対して有効に印加されている状態では、直流電源電圧Ｖｃｃを電流源として、LED直列回路１３０に対して駆動電流ILEDが流れることとなって、これにより、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードＤLが発光するようにして駆動されることになる。そして、この駆動電流ILEDは、トランジスタＱ21のコレクターエミッタを介するようにして、検出電流Ｉｆとして、駆動電流検出抵抗Ｒ１に流れる。オペアンプ２２１の反転入力端子に対しては、駆動電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧の値が入力されることになるが、駆動電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧は、検出電流Ｉｆに応じた変化を示すことになる。つまり、駆動電流ILEDの電流量に応じた変化を示す。
この場合の定電流回路２２０−１における接続態様では、差動増幅回路が機能する。従って、この場合のオペアンプ２２１は、その出力端子から、駆動電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧値と基準電圧Vrefとの誤差に応じた電圧値を出力して、駆動電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧値と基準電圧Vrefとが同等となるように制御するようにされる。このようなオペアンプ２２１の出力電圧に応じて、トランジスタＱ21がコレクタ電流を可変することで、駆動電流ILED（検出電流Iｆ）は所定量で一定となるようにしてコントロールされることになる。つまり、定電流制御が行われる。また、このような動作は、オペアンプ２２１が制御する駆動電流ＩLEDを検出電流として帰還して動作する。電流帰還型の制御を行っているとしてみることができる。
このようにして定電流制御が行われることで、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードＤLは、予め決めた所定の輝度を定常的に維持するようにして発光することができる。このようにして発光ダイオードの輝度を一定に維持することでで、例えばバックライトパネル１１０全体でムラの無いとされる、均一な輝度を得ることができる。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の間で、発光ダイオードの発光効率は異なることが通常であり、同じ駆動電流量では、発光輝度にばらつきが生じて適切な白色光を得ることが難しくなる。そこで、例えば、定電流回路２２０−１における基準電圧Vrefを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに対応させて調整して設定することで、良好な白色光が得られるようにして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとのLED直列回路１３０（発光ダイオード）の輝度を設定することが可能になる。
【００３２】
ところで、本実施の形態における発光ダイオード駆動のための構成においては、図５及び図６において示されているように、電源オン／オフスイッチ２０２を備えることにより、LED直列回路１３０に対する直流電源電圧Ｖｃｃの印加についてのオン／オフコントロールができるようにされている。本実施の形態では、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフコントロールは、次のようなことを想定して与えるべきこととした機能である。
【００３３】
近年の液晶表示装置においては、バックライトについて、表示画面領域に対応した全面を定常的に発光駆動させるのではなく、いわゆる部分発光駆動といわれる手法を採用することが知られるようになってきている。この部分発光駆動では、例えば表示画面領域に対応した全面を所定パターンにより分割した分割領域ごとに独立して発光のオン／オフが可能なようにしたうえで、しかるべきタイミングで、必要に応じて、各分割領域の発光のオン／オフを行うようにされる。
例えば、このような部分発光駆動は、例えば画像のコントラストを向上させることなどを目的として、黒輝度を高めるために行われる。つまり、表示画像において黒色となる画像部分が現れるときに、その黒色の画像部分に対応する分割領域の発光を一時的に停止させるように制御する。このような制御を行えば、その分割領域に対応する表示画面部分では、バックライトの光が漏れて透過することがなくなって、より忠実な黒色の画像を再現できることになる。
また、表示駆動の方式が線順次方式などとされて、フレーム期間内において、実際には表示が行われずに黒色となる部分が生じるような場合に、この非表示の部分に対応させて部分発光駆動を行うようにすれば、例えば、発光駆動の積算時間が短縮されることになって消費電力の低減効果が得られることになる。また、動きぼけを解消するために、フレーム期間内において、意図的に黒色を表示させる黒画像挿入という手法が知られているが、この黒画像を表示させている画像領域部分に対応させて部分発光駆動を行うようにしても、上記と同様にして消費電力の低減効果が得られ、また、動きぼけ抑止の効果をより高めることも期待できる。
【００３４】
本実施の形態の液晶表示装置としても、上記のような部分発光駆動を可能とするために、例えば、先に図４に示したようにして、表示画面領域全体に対応する１枚のバックライトパネル１１０を、複数（図４では６つ）のバックライトユニット３００に分割したうえで、バックライトユニットごとにバックライトユニット用電源部２０ａを割り当てる、という構成を採っているものである。そして、各バックライトユニット用電源部２０ａにおいて電源オン／オフスイッチ２０２を設けて、制御部１８が制御信号cnt1を出力することにより、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフコントロールを行えるようにしている。先にも述べたが、電源オン／オフスイッチ２０２をオン状態となるように制御すれば、直流電源電圧Ｖｃｃが有効に印加されることになって、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードが発光駆動され、電源オン／オフスイッチ２０２をオフ状態となるように制御すれば、直流電源電圧Ｖｃｃの印加が停止されることになって、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードも発光しないように制御されることになる。このようにして、本実施の形態としては、バックライトユニット３００としての分割領域ごとに独立して部分発光駆動が可能なように構成されているものである。
【００３５】
上記のようにして、本実施の形態では、例えば部分発光駆動を目的として、バックライトユニット用電源部２０ａごとに対応して電源オン／オフスイッチ２０２を設け、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフコントロールを行うこととしているのであるが、この直流電源電圧Ｖｃｃをオン／オフコントロールする構成と、先に図６に示したままの定電流回路２２０−１の構成の組み合わせでは、次に説明するような不都合が生じる。なお、先にも述べたように、図６の定電流回路２２０−１の構成は、本実施の形態のバックライトユニット用電源部２０ａのように、スイッチング動作を伴わない、いわゆるリニア電源と組み合わせるべきこととした場合には、最も順当に考えられるものの１つとされるものである。
【００３６】
例えば図６に示される回路構成において、定電流回路２２０−１は、電源オン／オフスイッチ２０２のオン／オフ切り換えに応じて直流電源電圧Ｖｃｃの印加がオン／オフされるのに関わらず、定常的に動作している。つまり、オペアンプ２２１に対しては定常的にロジック用電源２１からの電源電圧が供給されるとともに、基準電圧Vrefも、ロジック用電源２１からの電源電圧を利用して定常的に生成され、非反転入力端子に対して入力されている。
【００３７】
ここで、図６に示す回路において、電源オン／オフスイッチ２０２がオン状態とされて直流電源電圧Ｖｃｃが印加されている状態にあるとする。この状態では、先に説明したようにして、LED直列回路１３０の発光ダイオードが発光駆動され、また、定電流回路２２０−１も、定電流動作を実行していることになる。
【００３８】
そして、上記の状態から、制御部１８の制御によって電源オン／オフスイッチ２０２がオン状態からオフ状態に切り換えられて、直流電源電圧Ｖｃｃの印加が停止されたとする。これに応じて、LED直列回路１３０に対して直流電源電圧Ｖｃｃを元とする駆動電流ＩLEDは流れないこととなって、発光ダイオードの発光も停止されることになる。
しかしながら、上記のようにして、駆動電流ＩLEDが流れなくなったことで、検出電流Iｆも流れなくなるので、駆動電流検出抵抗Ｒ1の両端電圧である検出電圧Ｖｒは０となる。そして、この場合のオペアンプ２２１は、定電流制御のために差動増幅回路として動作するものであって、非反転入力端子と反転入力端子に入力される電圧値の差に応じた電圧を無限大の増幅率によって増幅して出力するのであるが、このオペアンプ２２１の動作は、上記したように、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフにかかわらず継続される。従って、駆動電流検出抵抗Ｒ1の両端電圧値が０となった状態においては、オペアンプ２２１の出力端子からは、最大出力値に飽和した電圧が出力されてしまうことになる。つまり、電源オン／オフスイッチ２０２がオフとなって直流電源電圧Ｖｃｃが印加されていないときには、オペアンプ２２１の出力端子の電位Ｖｂは、オペアンプ２２１の最大出力値にまで上昇することになる。
【００３９】
続いて、上記のようにして電源オン／オフスイッチ２０２がオフとされている状態から、制御部１８の制御によってオンに切り換えられ、直流電源電圧Ｖｃｃの印加が開始されたとする。この直流電源電圧Ｖｃｃの印加開始タイミングに対応した、駆動電流検出抵抗Ｒ1の両端電圧である検出電圧Ｖｒ、オペアンプ２２１の出力端子の電位Ｖｂ、及び直流電源電圧Ｖｃｃ（LED直列回路１３０のアノード側に得られる電位）の波形を図８（ａ）に示す。
図８（ａ）では、時点ｔ０のタイミングで、電源オン／オフスイッチ２０２がオンからオフに切り換えられたものとされる。これに応じて、時点ｔ０においては、直流電源電圧Ｖｃｃが０レベルから所定のレベルに立ち上がることになる。
ここで、上記もしているように、オペアンプ２２１の出力端子の電位Ｖｂは、時点ｔ０以前から、オペアンプ２２１の最大出力値Lv12が生じている状態にある。このために、時点ｔ０において、直流電源電圧Ｖｃｃの印加が開始されてトランジスタＱ21が導通すると、過大な駆動電流ＩLEDを流すことになる。図８（ａ）の時点ｔ０において、検出電圧Ｖｒが急峻に立ち上がり、定常値Ｌｖ1よりも遙かに大きな値（Lv11）にまで上昇しているのは、課題とされる量の駆動電流ＩLED（検出電流Ｉｆ）が流れていることに対応して現れたものである。
【００４０】
そして、この時点ｔ０以降、オペアンプ２２１には、上記のようにして立ち上がった検出電圧Ｖｒを非反転入力端子から入力して、差動増幅回路の動作を行うようにされるが、このときのオペアンプ２２１としては、出力端子から、最大出力値Lv12の電位Ｖｂを出力させている状態から、目標値の駆動電流ＩLED（検出電流Ｉｆ）に応じた目標電圧値Ｌｖ2を出力させる状態に収束させていくように動作することになる。
そして、図８（ａ）では、時点ｔ０以降において、目標電圧値Ｌｖ2に収束して定電流制御が安定したとされるタイミングを時点ｔ２として示している。つまり、オペアンプ２２１の出力（電位Ｖｂ）が、最大出力値Lv12から目標電圧値Ｌv2に収束する期間としては、時点ｔ０から時点ｔ２までに対応する期間Ｔ2となる。
なお、このようにして、直流電源電圧Ｖｃｃがオンに切り換えられた時点ｔ０から、目標電圧値Ｌｖ2に収束する時点までの期間に対応する時間長ついては、定電流応答時間、ともいうことにする。また、図８（ａ）において、定電流応答時間を終了した時点ｔ２以降は、目標値の駆動電流ＩLEDで一定となるようにして制御される状態か維持される。時点ｔ２以降において得られている検出電圧Ｖｒの電圧値Ｌv1は、目標値の駆動電流ＩLED（検出電流Iｆ）が流れている状態に対応して現れるものである。
【００４１】
上記期間Ｔ2としての定電流応答時間の実際は、例えば５〜７μｓ程度となる。しかしながら、例えば、先に説明したように、電源オン／オフスイッチ２０２のオン／オフ切り換えを、部分発光駆動のために行うこととしたような場合には、より短い定電流応答時間が要求されることになる。
つまり、部分発光駆動は、先の説明のようにして、黒輝度の確保や、非表示領域に応じて発光を停止させて低消費電力化を図ることなどを目的として行われるが、このためには、例えばフレームの切り換わりのタイミングに応じて、発光ダイオードの発光・非発光も瞬時的に切り換わる必要がある。そして、このためには、発光と非発光の間での状態遷移として、定電流応答時間に対応する不安定な発光状態の時間はできるだけ短いことが要求される。定電流応答時間の期間は、駆動電流ＩLEDとして定常値が得られていないことから、LED直列回路１３０を形成する発光ダイオードの発光輝度が不安定な状態である。従って、定電流応答時間が長いほど、発光輝度の不安定さが反映された画像が認識されやすくなる。また、フレームごとの画像の変化に、発光ダイオード（バックライトユニット）の発光／非発光のタイミングが追従できないことになる。そして、これらの要因が画像品位を低下させることになる。
そして、例えば本実施の形態に対応する液晶表示装置について、瞬時的に発光ダイオードの発光・非発光が切り換わるようにして視覚的に認識できるようにするためには、定電流応答時間を、例えば２μｓ前後程度にまで短縮することが必要であることが分かった。
しかしながら、オペアンプには、特性として一定のスルーレートが存在する。オペアンプ２２１の場合、そのスルーレートは、例えば図８（ａ）において時点ｔ０から時点ｔ２までの期間において得られている、電位Ｖｂの波形の傾きにより示されている。そのうえで、図６の定電流回路２２０−１の動作では、図８（ａ）に示されるようにして、電位Ｖｂ（オペアンプ２２１の出力電圧）としての最大出力値Lv12と目標電圧値Ｌｖ2との電位差は相当に大きなものとなっている。このために、オペアンプ２２１の出力（電位Ｖｂ）が、最大出力値Lv12から目標電圧値Ｌｖ2に収束するまでに、上記した５〜７μｓ程度を要することとなっており、相当に長くなってしまっている。しかし、オペアンプは、スルーレートとしての単位時間あたりの変化量を越えて、より高速な応答で出力電圧値を可変させることはできないことから、図６の定電流回路２２０−１の構成では、これ以上、定電流応答時間を短縮することが困難となっている。
また、液晶表示装置においては、ハイフレームレートなどといわれるように、通常のフレーム周期よりも早い周期でフレーム画像の表示を行っていくような表示駆動の方式も提案されている。すると、例えば仮に、通常のフレーム周期による表示駆動であれば、図８（ａ）の定電流応答時間で部分発光駆動に対応可能であるとしても、ハイフレームレートによる表示駆動を採用した場合には、対応できなくなるような場合も生じる可能性がある。このようにして、例えば部分発光駆動などを考慮した場合には、直流電源電圧Ｖｃｃの応答速度ができるだけ高速化されることが好ましい、ということになる。
【００４２】
そこで、本実施の形態としては、上記したような不都合を回避するために、図６に示す定電流回路２２０−１に代えて、図７に示す定電流回路２２０−２としての構成を採ることとした。なお、図７において、図６と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図７に示す定電流回路２２０−２においては、回路切換スイッチ２２２が備えられる。この回路切換スイッチ２２２は、端子ｔｍ1に対して、端子ｔｍ2、tm3のいずれかが択一的に切り換えられるようにして接続されるようになっている。そして、端子tm1はオペアンプ２２１の反転入力端子と接続され、端子ｔｍ2は、オペアンプ２２１の出力端子と接続される。また、端子ｔｍ3は、トランジスタＱ21のエミッタと電流検出抵抗Ｒ1の接続点に対して接続される。
また、回路切換スイッチ２２２の切り換えは、制御部１８が出力する制御信号cnt2によって行われるようになっている。つまり、回路切換スイッチ２２２の切り換えは、制御部１８が制御するものとされる。また、スイッチ１１１の実際としては、例えば半導体素子などを利用したアナログスイッチを採用すればよい。
【００４３】
上記図７に示される回路の動作は次のようになる。
この図７に示す構成に対応しては、制御部１８は、電源オン／オフスイッチ２０２のオン／オフ制御に加えて、回路切換スイッチ２２２の切り換え制御も行うことになる。これらのスイッチの切り換えについてであるが、電源オン／オフスイッチ２０２については、これまでの説明と同様にして、例えば部分発光駆動などのために、表示駆動タイミングや表示画像の内容などに応じた、しかるべきタイミングでオン／オフの切り換え制御を行うようにされる。これとともに、回路切換スイッチ２２２については、電源オン／オフスイッチ２０２がオンのときには、端子tm1と端子tm3を接続し、電源オン／オフスイッチ２０２がオフのときには端子tm1と端子tm2を接続するようにして切り換えを行う。つまり、回路切換スイッチ２２２は、電源オン／オフスイッチ２０２のオン／オフ切り換えに連動させるようにして、端子接続の切り換えを行うようにされる。
【００４４】
先ず、図７の回路の状態として、電源オン／オフスイッチ２０２がオンとされて、LED直列回路１３０に対して直流電源電圧Ｖｃｃを有効に印加させている状態にあるとする。このとき、回路切換スイッチ２２２は、端子tm1と端子tm3が接続されている状態にあることから、オペアンプ２２１の反転入力端子は、トランジスタＱ21のエミッタと、電流検出抵抗Ｒ1との接続点に対して接続されている。従って、定電流回路２２０−２は、図６の定電流回路２２０−１と同じ回路構成を形成することになる。つまり、差動増幅器回路として動作して、定電流制御を行うようにされる。
そして、上記の状態から、直流電源電圧Ｖｃｃの印加を停止させるために、電源オン／オフスイッチ２０２がオフに切り換えられたとする。これに応じて、回路切換スイッチ２２２も、端子tm1と端子tm3が接続された状態から、端子tm1と端子tm2が接続された状態に切り換えられることになる。
ここで、回路切換スイッチ２２２の端子tm1と端子tm2が接続されることによっては、オペアンプ２２１の反転入力端子は、出力端子に短絡されるようにして接続されることになる。この回路形態では、オペアンプ２２１は、ボルテージフォロワとして動作することになる。つまり、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと同じレベルの電圧を、出力端子から出力するようにされる。
【００４５】
先の図６の回路では、直流電源電圧Ｖｃｃの印加がオフのときには、オペアンプ２２１の出力（電位Ｖｂ）は、オペアンプ２２１の最大出力値にまで上昇していたものである。これに対して、図７の場合には、オペアンプ２２１から基準電圧Vrefが出力されることになる。例えば、定常値の駆動電流ＩLEDを流しているときのオペアンプ２２１の出力電圧値（電位Vｂ）は、例えば基準電圧Vrefに、トランジスタＱ21のベース−エミッタ間電圧Vbeを加えたものとなる。従って、図７の回路においては、直流電源電圧Ｖｃｃの印加がオフのときには、定常時と同等とみてよいか、定常時よりも幾分低い値の電位Ｖｂが得られている状態であることになる。つまり、図６の回路との比較では、充分に低い電位Ｖｂが生じている。
【００４６】
そして、上記の電源オン／オフスイッチ２０２がオフの状態から、再度、オンに切り換えられて、直流電源電圧Ｖｃｃの印加が再開されたとする。この電源オン／オフスイッチ２０２がオフからオンに切り換えられたときに応じた検出電圧Ｖｒ、電位Ｖｂ、及び直流電源電圧Ｖｃｃの波形が図８（ｂ）に示されている。
図８（ｂ）においても、図８（ａ）と同様に、時点ｔ０にて、電源オン／オフスイッチ２０２がオフからオンに切り換えられたものとされている。この時点ｔ０に応じたタイミングでは、回路切換スイッチ２２２について、端子ｔｍ1と端子ｔｍ2を接続した状態から、端子tm１と端子tm３とを接続した状態に切り換えることで、差動増幅回路が形成されて定電流制御動作が開始されるのであるが、時点ｔ０に至ったタイミングでは、これまでの電位Ｖｂが基準電圧Vrefと同等とされている状態となっている。なお、図８（ｂ）では、この基準電圧Vrefに応じた電位Ｖｂの電圧値をLv13として示している。
そして、時点ｔ０以降の定電流制御動作としては、オペアンプ２２１の出力について、基準電圧Vrefに応じた電圧値Lv13から、定常値に応じた電圧値Lv2に収束させていくことになる。この電圧値Lv13と電圧値Lv2の差は、先にも説明したように、トランジスタＱ21のベース−エミッタ間電圧Ｖbeにほぼ対応する程度であって、例えば図８（ａ）に示される最大出力値Ｌv12と定常値の電圧値Lv2の差と比較すれば、相当に小さいことになる。このときにも、オペアンプ２２１の出力である電位Ｖｂが電圧値Lv13から電圧値Lv2に到達するときには、オペアンプ２２１のスルーレートに応じた傾きにより変化していくことになるが、その電位差が小さいことで、電圧値Lv13から電圧値Lv2に到達するまでの時間、つまり定電流応答時間は、図８（ｂ）の時点ｔ０から時点ｔ１までの期間Ｔ１となるものであり、図８（ａ）の定電流応答時間となる期間Ｔ２と比較すれば、相当に短縮されることになる。
【００４７】
そして、図８（ｂ）にて示される期間Ｔ１としての定電流応答時間の実際は、例えば1.5μｓ程度となる。先に述べたように、例えば部分発光駆動などのためには、定電流応答時間は２μｓ前後であることが要求されるのであるが、上記の定電流応答時間であれば、この要求が充分に満たされていることになる。つまり、本実施の形態は、実用上も、部分発光駆動に対応可能な構成が採られているものである。
【００４８】
なお、確認のために述べておくと、図７の構成の下では、電源オン／オフスイッチ２０２は、対応するバックライトユニット３００が備える複数のLED直列回路１３０に対して共通で１つとなるのであるが、回路切換スイッチ２２２は、定電流回路２２０−２内に設けられるものであるから、LED直列回路１３０ごとに対応して備えられることになる。そこで、実際において制御部１８は、バックライトユニット３００ごとに部分発光駆動を行うのにあたって、或る１つのバックライトユニット３００の電源オン／オフスイッチ２０２をオン／オフコントロールするのに伴い、同じバックライトユニット３００における複数のLED直列回路１３０ごとに対応した複数の回路切換スイッチ２２２の切り換えを、同時的に制御するようにされる。
【００４９】
図９は、図７に示した回路構成についての変形例の１つを示している。なお、図９において、図７と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図７においては、電源オン／オフスイッチ２０２は、バックライトユニット用電源部２０ａ内に備えられていた。これに対して、図９の例では、バックライトユニット用電源部２０ａからは電源オン／オフスイッチ２０２を省略して、電源回路部２０１からの直流電源電圧Ｖｃｃの出力ラインが、LED直列回路１３０に対して直接的に接続されるようにしている。そのうえで、電源オン／オフスイッチ２０２については、例えば、LED直列回路１３０のカソード側の端部と、トランジスタＱ21のコレクタとの間のラインに挿入するようにしている。つまり、この場合においては、直流電源電圧Ｖｃｃに対して並列に接続されるLED直列回路１３０ごとに対応した駆動回路ごとに、電源オン／オフスイッチ２０２を挿入するようにしている。従って、この構成では、１つのバックライトユニット３００について、LED直列回路１３０の数に応じた電源オン／オフスイッチ２０２が必要になる。
この図９のような構成を採った場合には、電源オン／オフスイッチ２０２の各々に流れる電流は、図７の場合のようにして、複数のLED直列回路１３０に対して共通に設ける場合と比較して少なくなる。単純には、バックライトユニット３００内のLED直列回路１３０の数をｎとすると、電流量は、１／ｎに低減される。このようにして、電源オン／オフスイッチ２０２に流れる電流量が低減されることによっては、電源オン／オフスイッチ２０２として実際に選定する素子についての電流容量が少なくて済むことになる。これにより、例えば、電源オン／オフスイッチ２０２としてのオン／オフの応答性能が向上することが期待される。また、スイッチ１つあたりのコストが低減されることにもつながるので、結果的に、図７の場合のようにして複数のLED直列回路１３０に対して共通に設けられる電源オン／オフスイッチ２０２よりもコストが削減される可能性がある。また、個々の電源オン／オフスイッチ２０２は小型になって、総合的には、より小型に構成することも可能となる場合がある。
【００５０】
ところで、例えば本実施の形態と同じく、液晶表示装置のバックライトとして発光ダイオードを採用した場合における、発光駆動のための構成の１つとして、図１０に示すものが知られている。なお、この図１０も、例えば図７などと同様にして、１つの発光ダイオードの直列接続回路（LED直列回路１３０）に対応して発光駆動するための構成を示している。
この図１０では、直流電源電圧Ｖｃｃを生成して出力する部位としてDC-DCコンバータ１２０が備えられる。DC-DCコンバータ１２０は、直流を入力してスイッチング動作を行うことで、一旦、交流に変換したうえで、さらに所定値の直流電圧に変換するようにされる。このようにして得られた直流電圧が、直流電源電圧Ｖｃｃとして出力される。
直流電源電圧Ｖccは、抵抗Ｒ42を介するようにして、発光ダイオードを直列接続したＬＥＤ直列回路１３０のアノード側端部に印加される。これにより、ＬＥＤ直列回路１３０を形成する発光ダイオードＤLに駆動電流ＩLEDが流れる。
そして、このDC-DCコンバータ１２０は、所定の直流電源Ｖccの設定に対して、抵抗Ｒ42による電圧降下を所定タイミングで検出して、一定量の駆動電流ＩLEDが流れるように、定電流制御を行うようにもされている。つまり、DC-DCコンバータ１２０側にて定電流制御が行われる。この定電流制御のために、抵抗Ｒ41、コンデンサＣ41、スイッチ用トランジスタＱ12、及びサンプルタイミング生成／スイッチ駆動回路１３１を付加している。この場合のサンプルタイミング生成／スイッチ駆動回路１３１は、ＡＮＤゲート１３２を介して入力されるＰＷＭ信号（矩形波信号）に基づいて、サンプルホールドタイミングを発生させ、このサンプルホールドタイミングで、サンプルホールドスイッチとして機能するトランジスタＱ12のオン／オフ制御を行う。これにより、DC-DCコンバータ１２０では、サンプルホールドタイミングに応じて抵抗Ｒ42による電圧降下を検出することになる。この検出した電圧降下レベルに応じて、直流電源電圧Ｖccとして供給する電力についての定電流制御を行う。
また、ＰＷＭ駆動回路１３２から供給されるＰＷＭ信号により、ＰＷＭ信号周期でトランジスタＱ11のオン／オフコントロールを行って、駆動電流ＩLEDの導通／非導通を制御するようにされている。これにより、ＰＷＭ信号の１周期内におけるパルス幅に応じて、単位時間あたりにおける駆動電流ＩLEDの導通時間が制御され、発光ダイオードの発光量を可変制御することができる。つまり、調光制御を可能としている。なお、ＰＷＭ信号周期は、２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ程度に対応した時間となる。
【００５１】
この図１０に示す構成と、本実施の形態としての図７（あるいは図９）の構成とを比較してみると、両者の構成において、ともに、直流電源電圧Ｖｃｃの出力源（図７では電源回路部２０１、図１０ではDC-DCコンバータ１２０）がLED直列回路１３０に印加される回路系に対して、直流電源電圧Ｖｃｃの印加をオン／オフ可能なスイッチ手段（図７では電源オン／オフスイッチ２０２、図１０ではトランジスタＱ11）を備えているものとして見て取れる。
しかしながら、実際の動作として、図１０の構成にあるような定電流制御機能が与えられたDC-DCコンバータ１２０と、トランジスタＱ11をオン／オフ駆動する構成の組み合わせでは、トランジスタがオン／オフするのに応じて、DC-DCコンバータ１２０から出力される直流電源電圧Ｖｃｃが或る変動範囲において変動するような状態となって、LED直列回路１３０に対して印加がほぼ継続されるような状態となる。この結果は、例えばトランジスタＱ11がオン／オフするのに応じて、LED直列回路１３０に流れる駆動電流ＩLEDの量が増減するような状態となる。そのうえで、トランジスタＱ11のオン／オフ期間をＰＷＭ制御すれば、可変されるオン／オフ期間に応じて、単位時間あたりにおいてLED直列回路１３０に流れる駆動電流量を可変するようにしてコントロールすることができ、調光制御が実現される。このようにして、調光制御を行うのにあたっては、必ずしも、トランジスタＱ11のオン／オフに応じた、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフについての応答速度は高速である必要がない。また、図１０の構成において直流電源電圧Ｖｃｃの応答速度が低速であることの要因は、DC-DCコンバータ１２０についての安定化制御、定電流制御の応答速度と、トランジスタＱ11のオン／オフ周期などであるために、この図１０の構成を基として、直流電源電圧Ｖｃｃの応答速度を高くしようとするのは、困難である。そして、このことは、図１０に示す構成のままでは、例えば部分発光駆動に対応した高速な応答動作を得ることが難しいということも意味している。
【００５２】
これに対して、本実施の形態では、直流電源電圧Ｖｃｃの生成元である電源回路部２０１をリニア電源にするとともに、定電流回路２２０−２を電源回路側と切り離して、LED直列回路１３０のカソード側に挿入するような構成としている。このような構成とすることで、直流電源電圧Ｖｃｃの生成元である電源回路部２０１としては、定電圧制御、定電流制御の構成を採る必要が無く、これにより、電源オン／オフスイッチ２０２のオン／オフタイミングに応じて、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフが行えるようにされる。つまり、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフについての応答速度が高くなっているものであり、これにより、部分発光駆動に対応可能となるようにされているものである。このようにして、図１０の構成と、図７（あるいは図９）に示したような本実施の形態の構成では、直流電源電圧Ｖｃｃのオン／オフ制御に対する応答速度の高速化という点で、全く異なっているということがいえる。
【００５３】
なお、本願発明としては、これまでに説明した実施の形態としての構成に限定されない。
例えば、図７、あるいは図９による説明では、直流電源電圧Ｖｃｃの印加がオフのときには、オペアンプ２２１がボルテージフォロワとされることで、オペアンプ２２１からは基準電圧Vrefと同等の電圧値を出力するようにされている。しかしながら、直流電源電圧Ｖｃｃの印加がオフのときにおいてオペアンプ２２１から出力される電圧値は、例えば部分発光駆動などをはじめとする特定の目的に応じて必要とされる定電流応答時間が設定できる範囲で、任意に変更されてかまわない。つまり、本願発明としては、必要な定電流応答時間が得られることを考慮して、基準電圧Vrefに対して所定以内の差に収まるようにした電圧値を設定すればよいものである。
また、このようにして、オペアンプ２２１の出力電圧の設定値を変更するのに応じて、ボルテージフォロワ以外の回路形態が採られるようにしても良い。
また、実施の形態ででは、部分発光駆動を行うことを前提として、直流電源電圧Ｖｃｃをオン／オフすることとしているが、他の目的に沿って直流電源電圧Ｖｃｃをオン／オフする場合にも、本願発明は適用できるものである。
【００５４】
また、本実施の形態の発光ダイオードの駆動構成を備える光源装置は、バックライト以外の光源として使用することも可能である。例えば画像をスクリーンに投影するプロジェクタ装置などの光源として使用することも考えられる。また、このような表示装置の光源としてだけではなく、場合によっては、通常の照明として使用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態としての液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のバックライトパネルを形成する、ＬＥＤセル及びＬＥＤセルユニットの構造例を示す図である。
【図３】実施の形態のバックライトパネルにおけるＬＥＤセルユニットの配置パターン例を示す図である。
【図４】図３に示したバックライトパネルを、複数のバックライトユニットにより分割する場合の構成の一例を示す図である。
【図５】実施の形態としての、バックライトユニットにおける発光ダイオードの駆動回路系の構成例を示す図である。
【図６】図５のバックライトユニットに備えるべき、１つのLED直列回路に対応する駆動回路系として考えられる構成の一例を抜き出して示す図である。
【図７】実施の形態としての、１つのLED直列回路に対応する駆動回路系についての構成例を示す図である。
【図８】図６と図７の駆動回路系における動作を比較して示す波形図である。
【図９】実施の形態としての、１つのLED直列回路に対応する駆動回路系についての変形例を示す図である。
【図１０】本実施の形態との比較として、これまでに知られている１つのLED直列回路に対応する駆動回路系についての構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  入力端子、１２  画像処理部、１３  走査ドライバ、１４  データドライバ、１５  液晶パネル、１６  バックライト部、１７  表示パネル、１８  制御部、１９  バックライト駆動部、２０  バックライト駆動用電源、２０ａ  バックライトユニット用電源部、２１  ロジック用電源、１００  ＬＥＤセル、１０１  ＬＥＤセルユニット、１１０  バックライトパネル、１３０  ＬＥＤ直列回路、２０１  電源回路部、２０２  電源オン／オフスイッチ、２２０・２２０−１・２２０−２  定電流回路、２２１  オペアンプ、２２２  回路切換スイッチ、３００  バックライトユニット
【図１】
2007324416.tif 000003
【図２】
2007324416.tif 000004
【図３】
2007324416.tif 000005
【図４】
2007324416.tif 000006
【図５】
2007324416.tif 000007
【図６】
2007324416.tif 000008
【図７】
2007324416.tif 000009
【図８】
2007324416.tif 000010
【図９】
2007324416.tif 000011
【図１０】
2007324416.tif 000012